Введение к работе
Актуальность работы. Одним из направлений технического оснащения подземных рудников в последние 25-30 лет является внедрение самоходного оборудования. При добыче полезных ископаемых подземным способом широко используются погрузочно-доставочные машины (ПДМ) для погрузки и доставке горной массы. На рудниках цветной металлургии накоплен значительный опыт применения самоходного оборудования при добычных работах в различных горнотехнических условиях. При добыче руд цветных металлов на долю самоходных машин приходится более 60%.
Пневмоколесный самоходный транспорт имеет значительные перспективы развития благодаря следующим основным достоинствам по сравнению с другими видами транспорта: высокой производительности, безопасности труда проходчиков, мобильности, широкому диапазону грузоподъемностей и мощностей машин. Основным недостатком погрузочно-доставочных машин является токсичность выхлопных газов дизельных двигателей и увеличение расходов на вентиляцию горных выработок.
Значительный вклад в исследования режимов работы погрузочно-доставочных машин внесли С.С. Музгин, А.К. Семенченко, А.И. Липов и другие. Однако исследования влияния режимов работы погрузочно-транспортных машин на объемы вредных выбросов не проводились. В настоящее время очень остро стоит проблема уменьшения загазованности горных выработок рудников.
Поэтому актуальной задачей является выбор рациональных режимов работы подземных погрузочно-доставочных машин с целью минимизации объемов вредных выбросов, что позволит без уменьшения производительности машин с дизельным приводом снизить объемы вредных выбросов в атмосферу рудника, сократить расходы на вентиляцию выемочных участков рудника, соблюдать санитарные нормы на рабочем месте и улучшить условия труда проходчиков.
Цель работы обоснование и выбор скоростных и нагрузочных режимов погрузочно-доставочных машин для условий подземных выработок при минимизации вредных выбросов, что позволит прогнозировать изменение объемов вредных выбросов в зависимости от условий эксплуатации.
Идея работы заключается в обеспечении эффективных и безопасных режимов работы погрузочно-доставочных машин путем обоснования скоростного диапазона с минимизацией вредных выбросов.
Основные задачи исследований
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
выполнить анализ факторов, влияющих на режимы работы погрузочно-доставочных машин с дизельным приводом, условий эксплуатации подземной горно-транспортной техники, ее оснащенностью средствами экологической безопасности и применяемых методов снижения токсичности отработавших газов;
разработать математическую модель режимов работы погру-зочно-доставочной машины, учитывающую условия эксплуатации и температуру отработавших газов и позволяющую определять минимальные объемы вредных выбросов дизельного привода;
провести моделирование рабочего процесса погрузочно-доставочной машины и анализ результатов моделирования
разработать методику проведения экспериментальных исследований для определения рабочих режимов работы дизельного привода погрузочно-доставочной машины с минимальными объемами вредных выбросов;
Обосновать рекомендации по выбору режимов работы и повышению экологичности погрузочно-доставочной машины с дизельным приводом.
Методы исследований: В ходе решения поставленных задач применялся комплексный метод исследования, включающий в
себя теоретические исследования режимов работы погрузочно-доставочнои машины, а также экспериментальные исследования дизельного привода погрузочно-доставочнои машины на полномасштабном стенде.
Научные положения, выносимые на защиту:
Математическая модель функционирования погрузочно-доставочнои машины позволяет в зависимости от условий эксплуатации выявить нагрузочные режимы работы, характеризующиеся минимальными объемами вредных выбросов дизельного привода при выполнении машиной операций технологического цикла
Экспериментально установлено, что при движении погрузочно-доставочнои машины в диапазоне скоростей от 8 до 13 км/ч достигается минимизация удельных вредных выбросов по оксидам азота до 10,5-11,5 г I кВт ч, по оксиду углерода до 3-3,5 г I кВт ч
Научная новизна
Обоснован и экспериментально подтвержден скоростной диапазон погрузочно-доставочнои машины с минимизацией вредных выбросов.
Разработана математическая модель, позволяющая исследовать изменение объемов вредных выбросов в зависимости от условий эксплуатации.
Получены зависимости скоростных режимов работы и экологических характеристик погрузочно-доставочнои машины от удельного сопротивления движению и угла наклона выработки.
Обоснованность и достоверность научных положений
подтверждается экспериментальными исследованиями на полномасштабном стенде; сопоставлением результатов теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики.
Практическая значимость работы:
разработана методика расчета и выбора рациональных режимов работы погрузочно-доставочной машины при минимизации вредных выбросов.
разработан алгоритм и программа на его основе для расчета объемов вредных выбросов отработавших газов дизельных двигателей с учетом температуры отработавших газов.
предложены технически эффективные конструктивные решения средств снижения токсичности отработавших газов погрузочно-доставочной машины.
Связь темы диссертации с научно-техническими программами: Работа проводилась в рамках научно-технических программ: 1. «Разработка комплексов горно-транспортного оборудования с улучшенными энергетическими и экологическими характеристиками» в СПГГИ(ТУ) (2003-2006 г.г.); 2. «Создание экологически безопасных конкурентоспособных дизелей специального назначения для механизации работ в закрытых помещениях и угольных шахтах» совместно с ФГУП ЦНИДИ (2004-2006 г.г.).
Апробация работы: Основные положения и результаты работы докладывались на конференциях «Полезные ископаемые России и их освоение» в 2005, 2006, 2007 годах в СПГГИ (ТУ), на семинарах кафедры «Горных транспортных машин» СПГГИ (ТУ).
Личный вклад автора
Определены основные факторы, влияющие на нагружен-ность погрузочно-доставочной машины в технологическом цикле. На основе анализа рабочего цикла и условий эксплуатации определены скоростные режимы работы погрузочно-доставочной машины с минимизацией вредных выбросов. Выполнены эксперименталь^ ные исследования на полномасштабном стенде двигателя ЗД6. Определены объемы вредных выбросов на различных режимах работы дизельного двигателя. Получены зависимости удельных вредных выбросов от частоты вращения вала, мощности двигателя.
Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 137 наименований и приложений. Работа изложена на 132 страницах, содержит 28 рисунков, 18 таблиц.
